Solución de Purificación de Resina Fenólica

Capítulo 1: Antecedentes y requisitos

1.1 Introducción a la resina fenólica

La resina fenólica, científicamente conocida como resina de fenol-formaldehído, es una de las primeras resinas sintéticas industrializadas del mundo, formada por policondensación de compuestos fenólicos y formaldehído bajo la acción de un catalizador. Debido a su excelente resistencia térmica, retardancia de llama, resistencia mecánica y aislamiento eléctrico, se utiliza ampliamente en:

• Materiales electrónicos: Resina fotosensible, sustrato de PCB, encapsulamiento semiconductor

• Materiales compuestos: materiales reforzados con fibra de vidrio, materiales de fricción (pastillas de freno)

• Recubrimientos y adhesivos: recubrimientos resistentes a altas temperaturas, adhesivos para madera

• Materiales refractarios: ladrillos refractarios, materiales aislantes

• Plásticos técnicos: interruptores eléctricos, componentes automotrices

1.2 Demanda del mercado por resina fenólica de alta pureza

Con el rápido desarrollo de la industria de la información electrónica y los nuevos materiales energéticos, se han establecido requisitos de mayor pureza para las resinas fenólicas:

Campo de aplicación	Requisito de Pureza	Límites clave de impurezas	Precio de mercado (10 mil CNY/tonelada)
Resina fotosensible	≥99.5%	Fenol libre < 500 ppm Contenido de cenizas < 50 ppm	6-12
Encapsulado de semiconductores	≥99.0%	Iones metálicos < 10 ppm Iones de cloro < 20 ppm	4-8
Sustrato de PCB	≥98.5%	Fenol libre < 1000 ppm Humedad<1%	2-5
Grado industrial general	≥95%	Fenol libre<3000 ppm	1-2

1.3 Oportunidades de producción nacional

Actualmente, la dependencia de importaciones de resinas fenólicas de alta gama (grado fotoresistente, grado semiconductor) alcanza el 60-80%, con un enorme espacio para sustitución nacional. La producción nacional presenta las siguientes ventajas:

• Ventaja de coste: Los costes de producción local son un 30-50% más bajos que las importaciones

• Ventaja de entrega: No se requiere logística internacional a largo plazo, entrega en menos de 1 semana

• Ventaja de servicio: Soporte técnico localizado, respuesta rápida a las necesidades del cliente

• Seguridad de la cadena de suministro: Evita riesgos de interrupción del suministro por fricciones comerciales internacionales

Capítulo 2: Requisitos de pureza y desafíos para la resina fenólica

2.1 Indicadores clave de calidad

La resina fenólica de alta pureza debe cumplir con los siguientes indicadores clave:

ARTÍCULO	Grado de resistencia fotosensible	Nivel de encapsulamiento para semiconductores	Grado de PCB
Peso molecular （MW ）	3,000-8,000	5,000-12,000	8,000-20,000
Polidispersidad PDI	1.3-1.8	1.5-2.0	1.8-2.5
Punto de ablandamiento (℃)	90-130	100-140	110-150
Contenido de hidroxilo (%)	15-25	12-20	10-18
Fenol libre (ppm)	<500	<1,000	❤️<3.000
Formaldehído libre (ppm)	<200	<500	<1,000
Contenido de Ceniza (PPM)	<50	<100	<300
Iones metálicos (ppb)	<10	<20	<50
Iones de cloro (ppm)	<20	<50	<100
Color (Gardner)	❤️<3	<4	<5
Humedad(%)	<0.5	<1.0	<2.0

 

3.2 Principales desafíos en la purificación

• Eliminación de fenol libre y formaldehído libre: los residuos de monómeros no reaccionados afectan el rendimiento y la seguridad de la resina
• Separación de oligómeros y polímeros: la distribución del peso molecular (PDI) requiere un control estricto
• Contaminación por iones metálicos: residuos de catalizadores (como ácido oxálico, ácido clorhídrico, etc.) e introducción por corrosión del equipo
• Sensibilidad al calor: se polimeriza o degrada fácilmente a altas temperaturas, con oscurecimiento del color
• Alta viscosidad: sólido o líquido de alta viscosidad a temperatura ambiente, difícil de destilar mediante métodos tradicionales

Capítulo 3: Métodos tradicionales de purificación y sus limitaciones

3.1 Método 1: Lavado con agua + Neutralización

【Flujo del proceso】 Solución de resina → Lavado con agua caliente → Neutralización alcalina → Decantación → Deshidratación

Ventajas	limitación
✓Bajo costo, operación sencilla	✗Tasa de eliminación de fenol libre < 60 %
✓Puede eliminar algunas impurezas solubles en agua	✗Eliminación deficiente de iones metálicos
✓Adecuado para productos de grado industrial	✗Genera una gran cantidad de aguas residuales (presión ambiental significativa)

3.2 Método 2: Extracción con disolvente

【Flujo del proceso】 Resina disuelta en disolvente orgánico → Adición de disolvente pobre para precipitación → Filtración → Secado al vacío

Ventajas	Limitaciones
✓ Puede eliminar componentes de bajo peso molecular	✗ Alto consumo de disolvente (5-10 veces la masa de la resina)
✓ Permite cierto grado de ajuste del IPD	✗ Altos costos de recuperación de disolvente
✓ Adecuado para productos de alta gama en lotes pequeños	✗ Bajo rendimiento (70-85 %)

3.3 Método 3: Destilación al vacío convencional

【Flujo del proceso】 Fusión de la resina → Destilación a presión reducida (0,1-1 kPa) → Recolección de fracciones

Ventajas	Las limitaciones:
✓ Elimina eficazmente fenoles libres y formaldehído	✗ Requiere altas temperaturas (180-250 ℃), lo que lleva a una fácil polimerización/degradación de la resina.
✓ Sin residuos de disolvente	✗ Tiempo de residencia largo (2-6 horas), lo que resulta en oscurecimiento del color.
✓ Monómeros reciclables	✗ Alta viscosidad, lo que provoca baja eficiencia de transferencia de masa.

3.4 Resumen Comparativo de los Métodos Tradicionales

 

 

Métodos:	Tasa de eliminación de fenol libre	Control del IPD	Rendimiento	Color	Costo	Grados aplicables:
Lavado con agua + neutralización	50-60%	✗	90-95%	Deterioro	Bajo	Grado industrial
Extracción con disolvente	70-85%	✓	70-85%	Mejora	Alto	Calidad Electrónica
Destilación al vacío convencional	80-90%	✗	75-88%	Deterioro severo	Medio	Grado de PCB
Destilación molecular de corto recorrido	95-99%	✓ Preciso	88-95%	Excelente	Medio	Grado de resistencia fotosensible

Obviamente, los métodos tradicionales tienen deficiencias significativas en cuanto a alta pureza, bajo color y control preciso del peso molecular, siendo incapaces de cumplir con los requisitos de resinas fenólicas para fotoresistencias y encapsulamiento semiconductor.

Capítulo 4: Solución Yuanhuai

4.1 Tecnología principal: Destilación molecular de corto recorrido

El Sistema de Destilación Molecular Yuanhuai YHCHEM es una tecnología especial de separación líquido-líquido que logra la separación en condiciones de alto vacío y baja temperatura aprovechando las diferencias en el camino libre medio de las moléculas de distintas sustancias, particularmente adecuado para la purificación de materiales sensibles al calor, de alta viscosidad y alto punto de ebullición.

4.2 Principio de funcionamiento

 

 

Pasos:	Descripción del proceso	Parámetros clave
① Alimentación de Material	La solución de resina precalentada entra en el evaporador.	Fluidez: Buena
② Formación de película	Un raspador extiende el material en una película delgada.	Velocidad de rotación: 10-300 rpm
③ Calefacción	La superficie de calentamiento se mantiene a una temperatura relativamente baja.	Presión: Mucho más baja que en la destilación convencional
④ Evaporación	Los componentes ligeros (punto de ebullición bajo) se evaporan y escapan.	Camino libre medio: >2-5 cm
⑤ Transporte de corta distancia	Las moléculas evaporadas viajan en línea recta hasta la superficie de condensación.	Distancia: 2-5 cm, sin colisiones
⑥ La condensación	Los componentes ligeros se condensan sobre la superficie de condensación.	Temperatura: -10~20 ℃
⑦ Separación	Los componentes pesados fluyen hacia abajo a lo largo de la superficie de calentamiento.	Sustancias de alto peso molecular no vaporizadas
⑧ Colección	Los componentes ligeros y pesados se recogen por separado.	Operación continua segmentada

4.3 Ventajas únicas para la purificación de resinas fenólicas

Características técnicas:	Importancia para las resinas fenólicas:
Vacío ultraalto	Punto de ebullición reducido en 80-150 ℃, evitando la polimerización térmica/degradación
Tiempo de residencia extremadamente corto	2-30 segundos, sin degradación del color, manteniendo el color amarillo claro transparente
Operación a Baja Temperatura	80-180℃, protegiendo grupos hidroxilo y enlaces éter sensibles al calor
Recogida continua segmentada	Separación precisa de oligómeros, polímeros medios y polímeros de alto peso molecular, controlando el IPD
Diseño de película barrida	Formación uniforme de película de resinas de alta viscosidad, alta eficiencia de transferencia de masa
Todas las superficies en contacto con el material fabricadas en acero inoxidable 316L	Elimina la contaminación por iones metálicos

Capítulo 5: Equipos principales del proceso

(1) Unidad principal de destilación

Componentes	Especificaciones/Materiales	Características:
ÁREA DE EVAPORACIÓN	0,1-10 m ²	Personalizable, con capacidad de procesamiento de 5-500 kg/h
Raspador	PTFE/316L	Velocidad de rotación de 10-300 rpm, formando una película delgada de 0,1-1 mm
Método de calentamiento	Aceite térmico/Calefacción eléctrica	Precisión de control de temperatura de ±2℃
Condensador	acero inoxidable 316L	Tubo espiral interno, -10 a 20 ℃
Material	Todo en acero inoxidable 316L + sellado de PTFE	Resistente a la corrosión, baja contaminación por iones metálicos

(2) Sistema de vacío

• Bomba Roots + combinación de bomba de paletas rotativas: Vacío final de 0,1 Pa

• Medidor de vacío: Medidor de vacío de diafragma capacitivo, precisión de 0,1 Pa

• Trampa fría: -80 °C, protege la bomba de vacío y recupera los monómeros

(3) Sistema de control de automatización

• PLC + Pantalla táctil: Siemens/Mitsubishi

• Monitoreo en tiempo real: temperatura, nivel de vacío, velocidad de alimentación, velocidad de rotación

• Registro de datos: Curvas históricas, trazabilidad por lotes

• Protección de alarma: temperatura excesiva, anomalía de vacío, anomalía del nivel de líquido y apagado automático

 

 

 

 

 

 

Capítulo 6: Flujo del proceso y parámetros

6.1 Flujo completo del proceso

6.2 Parámetros clave del proceso

Destilación en primera etapa (eliminación de componentes ligeros)

 

 

Parámetros:	Valores establecidos:	Objetivo:
Temperatura de alimentación	60-80℃	Reducir la viscosidad para facilitar el transporte
Temperatura de evaporación	120-150℃	Vaporizar el fenol libre (punto de ebullición 181 ℃)
Nivel de vacío	1-5 Pa	Reducir el punto de ebullición a 80-120 ℃
Velocidad del limpiaparabrisas	150-250 rpm	Para formar una película delgada uniforme
Tasa de alimentación	10-30 kg/h ·mETRO ²	Tiempo de residencia: 5-15 segundos
Componentes recolectados	Componentes ligeros (fenol libre, formaldehído, agua)	5-15%

Efecto: el fenol libre se reduce de 3000-8000 ppm a <500 ppm

Destilación en Segunda Etapa (Ajuste de la Distribución del Peso Molecular)

Parámetros:	Configuración:	Objetivo:
Temperatura de evaporación	150-170℃	Vaporización de oligómeros (Mw < 2000)
Nivel de vacío	0,5-2 Pa	Punto de ebullición más bajo
Velocidad del limpiaparabrisas	100-200 rpm	Transferencia de masa y tiempo de residencia equilibrados
Tasa de alimentación	8-20 kg/h ·mETRO ²	Tiempo de residencia: 10-30 segundos
Componentes recolectados	Componentes ligeros (oligómeros)	10-20%

Efecto: PDI reducido de 2,5-3,5 a 1,5-2,0

Tercera etapa de destilación (refinado)

Parámetros:	Configuración:	Propósito:
Temperatura de evaporación	170-180℃	Eliminación de catalizadores y pigmentos
Nivel de vacío	0,1-1 Pa	Vacío extremo
Velocidad del limpiaparabrisas	80-150 rpm	Separación fina
Tasa de alimentación	5-15 kg/h ·mETRO ²	Contacto completo
Componentes recolectados	Destilado intermedio (producto objetivo)	70-85%

Efecto: Pureza >99,0 %, iones metálicos (combinado con intercambio iónico) <10 ppb

6.3 Ejemplo de balance de materiales

Ejemplo basado en 100 kg de resina cruda:

Etapas del proceso	Tipo de Material	Masa (kg)	Proporción de materias primas utilizadas	Disposición de materiales
Alimentación	Resina fenólica cruda	100	100%	Materiales primas
Pretratamiento	Pérdida de disolventes, residuo de filtración	2-3	2-3%	Los disolventes son reciclables
Primera destilación	Componentes ligeros (fenol libre, formaldehído, etc.)	8-12	8-12%	Pueden utilizarse como recurso
Segunda destilación	Componentes ligeros (oligómeros)	10-15	10-15%	Parcialmente reutilizable
Tercera destilación	Componentes pesados (polímeros, impurezas)	3-5	3-5%	Desechado o degradado para otros usos
Salida	Resina fenólica de alta pureza	70-80	70-80%	Productos de grado electrónico/grado fotolitografía

 

【Rendimiento total】70-80% 【Mejora de pureza】95% → 99%+

Capítulo 7: Ventajas técnicas clave

7.1 Comparación con métodos tradicionales

Indicadores:	Destilación al vacío tradicional	Extracción con disolvente	Y HChem  Destilación molecular
Temperatura de funcionamiento	180-250℃	Temperatura ambiente - 60 ℃	80-180℃
Tiempo de residencia	2 a 6 horas	Varias horas	10-60 segundos
Nivel de vacío	0,1-1 kPa	Presión atmosférica	0,1-10 Pa
Tasa de eliminación de fenol libre	80-90%	70-85%	95-99%
Control del IPD	✗	✓	Es muy preciso.
Cambio de color	Degradación: 3-5 niveles	Mejorado en 1-2 niveles	Sin degradación
Rendimiento	75-88%	70-85%	88-95%
Consumo de disolvente	Ninguno	5-10 veces	Ninguno
Consumo de energía (kWh/ton)	800-1200	300-500 (incluyendo recuperación)	400-600
Ensuciamiento del equipo	Severo	Ninguno	Ligero
Control de iones metálicos	Moderado	Es pobre.	Excelente (todo en 316L)
Producción continua	Difícil	Difícil	Soportado

resumen de 7.2 ventajas principales

✓ Ultra alta pureza - Fenol libre <500 ppm, formaldehído libre <200 ppm, cumple con los requisitos de grado para fotoresistencias

✓ Control preciso del peso molecular - PDI ajustable a 1.3-1.8, adaptable a diferentes aplicaciones

✓ Retención del color - Amarillo claro transparente, sin degradación térmica

✓ Alto rendimiento - 88-95 %, 10-20 % más alto que la extracción con disolvente

✓ Cero emisiones respetuosas con el medio ambiente - Sin aguas residuales, sin disolventes residuales, conforme con las normativas ambientales

✓ Producción continua - Alto grado de automatización, bajos costos laborales

✓ Vida útil prolongada del equipo - Acero inoxidable 316L, resistente a la corrosión, fácil de limpiar

Capítulo 8: Casos de aplicación e indicadores de rendimiento

Purificación de resina fenólica de grado fotoresistente

Cliente: Una empresa de productos químicos electrónicos (región del Delta del Río Perla)

Materia prima: Resina fenólica de grado industrial (pureza 95 %, fenol libre 5000 ppm)

Objetivo: Grado fotoresistente (pureza ≥99,5 %, fenol libre <500 ppm, PDI 1,5-1,8)

Parámetros del proceso:

• Equipo: YMD-150

• Destilación en tres etapas, temperaturas 120/150/170℃

• Nivel de vacío: 5/2/0,5 Pa

• Tiempo total de procesamiento: Aproximadamente 40 segundos

【】Comparación del efecto de purificación

Presupuesto	materia prima	Después de una destilación	Después de dos etapas de destilación	Producto terminado	Objetivo
Pureza (%)	95.0	97.5	98.8	99.6	≥99.5
Fenol libre (ppm)	5000	800	350	<200	<500
Formaldehído libre (ppm)	800	200	80	<100	<200
PDI	2.8	2.6	1.9	1.6	1.5-1.8
Punto de ablandamiento (°C)	105	108	112	115	110-120
Color (Gardner)	5	4	3	<3	<3
Contenido de cenizas (ppm)	300	150	80	<50	<50
Iones metálicos (ppb)	80	50	20	<10	<10

Beneficios económicos: Rendimiento: 92%

Costo e ingresos por tonelada:

• Costo de materia prima: 20,000 CNY/ton

• Precio de venta purificado: 80,000 CNY/ton

• Beneficio bruto por tonelada: 60,000 CNY

Ventajas de la producción anual de 200 toneladas:

• Aumento anual de beneficios: 12 millones de CNY

Apéndice A   Normas de ensayo para resinas fenólicas de grado resist

Ítems de prueba:	Métodos normalizados:	Instrumentos y equipos:
Peso molecular	GPC	GPC de Waters, poliestireno estándar
Contenido de hidroxilo	Titulación química	Titrador potenciométrico
Punto de Ablandamiento	GB/T 4507	Aparato de punto de reblandecimiento por anillo y bola
Fenol libre	GC-FID	Cromatógrafo de Gases
Formaldehído libre	HPLC	Cromatógrafo líquido de alta eficacia
Iones metálicos	ICP-MS	Espectrómetro de masas con plasma acoplado inductivamente
Contenido de cenizas	GB/T 9345	Horno mufla, 550 ℃ incineración
Color	Método Gardner	Colorímetro
Contenido de humedad	Karl Fischer	Titrador de humedad Karl Fischer

Apéndice B: Preguntas frecuentes (FAQ)

P1: ¿Se puede utilizar la destilación molecular para procesar resinas fenólicas sólidas?

R: Sí. Es necesario disolverlas en un disolvente (como tolueno, etanol) o calentarlas hasta estado fundido (normalmente 80-120°C) antes de la alimentación.

P2: ¿Requiere el equipo requisitos especiales a prueba de explosiones?

A: Si se utilizan disolventes inflamables (como tolueno, etanol), es necesario clasificar áreas a prueba de explosiones (como la Zona 2) y equiparlas con motores e instrumentos a prueba de explosiones.

P3: ¿Se pueden procesar resinas termoestables fenólicas?

A: Recomendamos procesar resinas del tipo termoplástico (Novolac). Las resinas del tipo termoestable (Resol) no son adecuadas para la destilación molecular debido a su baja fluidez causada por el entrecruzamiento parcial. Si es necesario procesarlas, debe hacerse en fase líquida antes del curado.

P4: ¿Cómo almacenar la resina purificada?

A: Se recomienda almacenar el producto en un recipiente hermético en un lugar fresco y seco para evitar la absorción de humedad y la oxidación. Para resinas de grado fotoresistente, se recomienda el almacenamiento bajo protección de nitrógeno, y la vida útil puede alcanzar los 12 meses.

P5: ¿Cuánto tiempo lleva una limpieza individual del equipo?

A: Aproximadamente de 2 a 4 horas. El proceso implica la circulación de disolventes como tolueno o acetona, y el efecto se potencia mediante calentamiento a 80-100 ℃. Se recomienda realizar una limpieza exhaustiva tras cada 10-20 lotes.

P6: ¿Espacio ocupado por el equipo y requisitos de altura?

A: El YHMD-150 ocupa aproximadamente 15 m², con una altura del equipo de unos 3,5 metros, requiere una altura mínima de taller ≥ 4,5 metros. Si la altura es insuficiente, puede personalizarse una estructura horizontal.

P7: ¿Se pueden procesar simultáneamente varias calidades diferentes de resina?

A: Sí, pero se requiere limpieza entre diferentes lotes para evitar contaminación cruzada. Se recomienda establecer un procedimiento operativo estándar (SOP) para cambios de producto, asegurando la consistencia entre lotes.